Tasarım aracılığıyla Multikatlü Betonlarda Sinyal Bütünleme Sorunlarının Rolü

Multikatli devre panjurları (PCB) neredeyse her modern elektronik cihazın arka kemiğidir, akıllı telefonlar ve dizüstü bilgisayarlardan tıbbi ekipman ve havacılık sistemlerine kadar uzanan. Operasyonel frekanslar ve bileşen kesintileri arttıkça, bu karmaşık bağlantılarla temiz sinyal bütünlüğünü korumak, çok fazla faktörlü sinyal kalitesi ile karşı karşıya kalır. Tasarım boyunca, direkt olarak sinyal bozulması ve maryanlama stratejilerine nasıl en aza indirmek için güçlü bir araç olarak çalışır.

Multikat PCB'lerde Vias'ı Anlayın

Vias, elektrik sinyallerinin bir boru katmanından diğerine seyahat etmesine izin veren temel yapılardır. Bir multikatli bir tahtada - her bir tabakada ve altı, on veya daha bakır tabakaları içerebilir - basit olmayan bağlantılarda, genellikle bir kaplamalı delik yapısı, bir kaplama levhaları ve tipine bağlıdır.

Common Via Type

Mühendisler tasarımın karmaşıklığına bağlı olarak birkaç yapı arasından seçim yapabilir, maliyet kısıtlamaları ve sinyal hızı gereksinimleri:

Via Construction and Materials

Kapaklarda iletken malzeme neredeyse her zaman bakırdır, elektrotsız kaplama ile uygulanır. Kapakın kalınlığı (tipik olarak 1-2 sönük ayak) hem mevcut-karrying kapasiteyi hem de yüksek frekanslı direnci etkiler.Genel olarak FR-4, poliimide veya betondaki düşük laminatlar ile ilgili daha fazla bilgi edinmek için.

Parasitic Effects Vias tarafından tanıtıldı

Her bir işlem küçük, istenmeyen bir devre elemanı olarak davranır - bu parasitiklerin boyutunu anlamalı ve yetersiz kapasiteye sahip olmak için ilk adımdır. Bu parasitik etkiler sinyal artışı zamanlarında sorunlu hale gelir (yüksek hızlı dijital) veya sinyal frekansı birkaç yüz megahertz'ı aşıyorken.

Via Inductance

İkinci bir alttan oluşan döngü alanı, bir kovan tarafından oluşturulan döngüden ortaya çıkar, geri dönüş yolu ve iç uçak bağlantıları.Geçmiş ağlarında tipik bir şekilde yüksek çözünürlükte (yaklaşık 2 nanohenk) ile formüle edilebilir.(0L = (h/5) * [ ln(4h /d) +[TFL)

Via Capacitance

Bir arada, bir kovan ve bitişik bakır uçaklar (örneğin, güç veya zemin tabakaları) dielektrik yoluyla meydana gelir.The antipad permissions / (D2 – d)[DDDDD)[DDDDD Ipture) D'nin altmışlığı, D'nin altmışlığı ile birlikte olduğu, D'nin yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte olduğu.

Via Stubs'ın Etkisi

Bir via stub, uzun süre bir çeyrek dalga boyun eğdiği frekanslarda kullanılan bir kesitdir (örneğin, 10 Gbps ve yukarıda), stublar yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bulunan birçok otomatik olarak uçabilir.

Signal Integrity Challenges Caused Tarafından Vias

Sistemin performansının hızlandırılması ve kapasitesi, tasarımların performansının nasıl ortaya çıktığını anlamalıdır. Mühendisler bu sorunların simülasyon ve ölçümlerde nasıl göründüğünü bilmeliler.

Signal Reflections ve Impedance Discontinuities

Signal bütünlüğü, sürücüden gelen tüm yol boyunca alıcıya doğru kontrol altına alındı.Bir via cuts the iletim hattını kesmek - kesitsel geometrisini değiştirmek - bu noktadaki yanlış anlamadan farklı olarak, yanlış eşleştirmeler, sinyallerin kısmi bir yansımasına neden oluyor, kaynağın geri çekilmesine ve bir şekilde ringe veya aşırı yüklemeye veya yanlış bir şekilde tetikleyebilir.

Vias arasındaki çapraztalk

Birlikte yakınlaştırılan Vias, karşılıklı indükleme ve kapasitance aracılığıyla enerji çiftleştirebilir, özellikle de yüksek hızlı veya yüksekpad tespiti gerçekleştirirlerse, çapraz uyarı teknikleri ile daha fazla uçlu haçlı geçişler arasındaki geçişler, darbelerin üç boyutlu doğası nedeniyle burayakın.

Elektromanyetik Müdahale (EMI)

Vias, geleneksel olmayan antenler olarak hareket edebilir, elektromanyetik enerji. En yakın geri dönüş yolu ile oluşturulan döngü (genellikle bir ekinteli uçakla veya kapasiteye sahip bir yüzey) küçük bir döngü anteni oluşturur. Radyasyon verimliliği sinyale bir sonraki her sinyale kadar artar ve sürekli olarak rezerve edilen düzlemde yapılan emisyonlar ile müdahale eder.

Tasarım Stratejileri Via-Indük Signal Issues'ı Minik

Problemlerin sağlam bir anlayışıyla, mühendisler çoklu katmanlararası bağlantı yoluyla sinyal bütünlüğünü korumak için kanıtlanmış teknikleri uygulayabilirler. Geometri, yerleştirme ve gelişmiş üretim seçenekleri ile aşağıdaki stratejiler.

En İyileri Via Geometry

Bir via-diameter, ped büyüklüğü ve antipad tespit boyutları - dijital tasarımları için önerilen mm (8 mil) veya 0.1 mm (mm) standart PCBler için en küçük veya HDI mikrovias için daha küçük bir minimum cihazı kullanmak için.

Via Placement ve Routing

Stratejik yerleştirme, sinyal bozulmasını önemli ölçüde azaltabilir. Gemilerin kenarlarına veya diğer yüksek hızlı izlerinin yakınında yer almadan kaçının.Ne zaman mümkünse, referans düzlemde düşük bir boşluk veya boşluk sağlamak için bir zemin ekleyin; bu, özellikle de boş çiftlerin geçişleri için, çiftlerin izlerinin izlerinin iki ucu aynı yerde geçiş yapması gerekir (her iki adım daha fazla yük devre dışı bırakmak için).

Geri Döndürme ve Via Stub Azalt

1 GHz'in üzerinde çalışan tasarımlar için, geri dönüş (ayrıca kontrollü- derinlemesine delme) genellikle gerekli olan bir özelliktir.Rekreksiyonu ortadan kaldırmak için daha büyük bir matkap, kullanılan bakır kovanını kaldırmalıdır.Birçok kumaşçıdan kaçınmak için yalnızca hedef katmanını kontrol etmelidir. Back-drilling, geri yükleme işlemine ihtiyaç duyar ve eklenmemiş bir şekilde kaldırmaz.Rekvü ortadan kaldırmak için eklenmiş bir şekilde yapıştırılabilir.

Zemin ve Shielding Teknikleri

Ground vias ikili bir rol oynar: düşük eksenli bir referansı korumak için birlikte kısa sürede kısarlar ve birbirlerine ilginin en yüksek frekansına ilgi duyan bir yığınını etkili bir bariyerle hareket ettirebilirler (birkaçı ile birlikte) aynı potansiyele sahip olan tüm katmanlar ile dikteler, zemin döngülerini ortadan kaldırırlar.Yerel imzaları arasındaki boşlukları ortadan kaldırırlar.

Gelişmiş Via Structures

Gürültü ve performans daha fazla talep ettiğinde, mühendisler teknoloji yoluyla gelişmiştir. Mikrovias (laser-drilled vias withscales ≤ 0.15 mm) cihazı tamamen kaldırmak veya sabit bir tel ile kapatılabilir veya sabitlenmiş olabilir. / Daha sonra doğru satılan bir şekilde üretilen bir diğer teknik, tamamen doldurulmuş sütunlar aracılığıyla (aynı zamanda) ile dolu sütunlar ile doldurulmuştur.

Simülasyon ve Via Performansı

En iyi tasarım kuralları bile yeni veya aşırı tasarımlar için sinyal bütünlüğü garanti edemez. Simülasyon araçları, mühendislerden 3D'de modellemelerine izin verir, S-parametreleri çıkarın ve üretimden önce görselleştirin.

3D Elektronör Simülasyon Araçları

Ansys HFSS, CST Studio Suite veya Keysight ADS gibi yazılımlar, geçiş yoluyla tam bir dalga modeli oluşturabilir. Model, kovalamalar, antipads, bitişik uçaklar ve dielektrik yığını-up.Bu araçlar imkansız profili hesaplar, ekleme kaybı, geri dönüş kaybı ve geçiş aralığı için de bir eşdeğer bir devre oluşturabilir. Ayrıca sistem düzeyinde kullanılabilir.

Via Impedance ve dükleme Kayıp

Simülasyonun ötesinde, fiziksel doğrulama önemlidir. Zaman-domain refometri (TDR), fotoosaniye çözümünde bir transkript çizgisinin imkansızlığını ölçebilir, son derece netleştirme için Frekans-bölge ölçümlerini sunar.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Via design multikatlü PCB gelişiminden sonra değildir; bu etkilerin ardındaki temel bir faktördür ve yüksek hızlarda güvenilir bir şekilde çalışacaktır.Insfor ve kapasitance of vias introduce effects, crosstalk, and EMI that can restrict messages and improve bit-error rates. By understand the Physics behind these effects and application-howberate design strategies - like improve through the skills, the sameubs, placing through the gardens - and using advanced through structures-ersengine can minimize issues without avoid setting operator or production. as management frequency to grow, the design functionality to maintain the skills to develop through the skills to maintain an skills.